計算機科學研究的課題是：
計算機程序能做什麽和不能做什麽（可計算性）；
如何使程序更高效的執行特定任務（算法和復雜性理論）；
程序如何存取不同類型的數據（數據結構和數據庫）；
程序如何顯得更具有智能（人工智能）；
人類如何與程序溝通（人機互動和人機界面）。
計算機科學的大部分研究是基於“馮·諾依曼計算機”和“圖靈機”的，它們是絕大多數實際機器的計算模型。作為此模型的開山鼻祖，邱奇-圖靈論題（Church-Turing Thesis）表明，盡管在計算的時間，空間效率上可能有所差異，現有的各種計算設備在計算的能力上是等同的。盡管這個理論通常被認為是計算機科學的基礎，可是科學家也研究其它種類的機器，如在實際層面上的並行計算機和在理論層面上概率計算機、oracle 計算機和量子計算機。在這個意義上來講，計算機只是壹種計算的工具：著名的計算機科學家 Dijkstra 有壹句名言“計算機科學之關註於計算機並不甚於天文學之關註於望遠鏡。”。
計算機科學根植於電子工程、數學和語言學，是科學、工程和藝術的結晶。它在20世紀最後的三十年間興起成為壹門獨立的學科，並發展出自己的方法與術語。
早期，雖然英國的劍橋大學和其他大學已經開始教授計算機科學課程，但它只被視為數學或工程學的壹個分支，並非獨立的學科。劍橋大學聲稱有世界上第壹個傳授計算的資格。世界上第壹個計算機科學系是由美國的普渡大學在1962年設立，第壹個計算機學院於1980年由美國的東北大學設立。現在，多數大學都把計算機科學系列為獨立的部門，壹部分將它與工程系、應用數學系或其他學科聯合。
計算機科學領域的最高榮譽是ACM設立的圖靈獎，被譽為是計算機科學的諾貝爾獎。它的獲得者都是本領域最為出色的科學家和先驅。華人中首獲圖靈獎的是姚期智先生.他於2000年以其對計算理論做出的諸多“根本性的、意義重大的”貢獻而獲得這壹崇高榮譽。